厚度自动控制系统在新钢冷连轧的应用
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【摘要】本文简要分析了影响冷连轧带钢厚度精度的因素，说明了厚度自动控制的原理和几种常用的AGC系统，并介绍了，新钢1550五机架冷连轧AGC系统的基本组成。
【关键词】冷连轧；AGC
Thickness of the automatic control system in the application of new steel cold rolling
Yang Shi-ping
(Xinyu Iron and Steel Co., LtdXinyuJiangxi336501)
【Abstract】This paper analyzes the impact of cold rolling strip thickness accuracy of the factors that explain the thickness of the automatic control theory and several common AGC system, and introduced the new 1550 five-stand cold rolling steel AGC system's basic components.
【Key words】Cold rolling;AGC
1. 前言
新钢1550冷连轧机组于2010年建成投产，同近年来国投产的其它冷连轧机一样，1550装备了先进的厚度自动控制系统（简称AGC系统）。厚度自动控制系统是通过测厚仪或传感器对带钢实际厚度连续进行测量并根据实测值与给定值比较得出的偏差信号，借助于检测控制回路和装置及计算机程序，改变压下位置、张力或轧制速度，把厚度控制在允许偏差范围的调节方法。
2. 冷轧成品产生厚差的原因
(1)轧件的因素:来料厚度、硬度不均。
(2)轧机的因素:轧辊偏心、轧辊热膨胀、磨损、油膜厚度的波动。
(3)工艺的因素:张力变化、轧制速度变化、摩擦系数变化、动态变规格及过焊逢等因素。
3. AGC系统的控制方式
(1)轧辊压下控制方式:最主要的厚度控制方式，常用于消除由于轧件和工艺方面的因素造成的厚度差。有测厚仪直接反馈式、厚度计式、前溃式、秒流量法等厚度自动控制系统。
(2)轧制张力控制方式:通过调节前后张力来改变轧件塑性系数以控制厚度，配合压下调节。
(3)轧制速度控制方式:通过调节轧制速度以影响张力和摩擦系数等因素的变化来改变厚度。
4. 常用AGC系统的原理和形式
4.1前馈AGC(预控AGC)（前馈AGC控制原理见图1）
图1前馈AGC控制原理
（1） 利用轧机入口侧的测厚仪测量的入口
厚度预测带钢厚度偏差，以调节辊缝
或轧制压力。
（2） 开环控制，一般与其它AGC联合使用。
δH=H0-Hi
δH――来料厚差；
H0――设定厚度；
C――轧机刚性数；
Q ――轧件塑性系数；
δS――辊缝调节量；
4.2厚度AGC（厚度AGC控制原理见图2）。
（1）利用测厚仪直接测量带
钢出口厚度偏差，从而
调节辊缝。
（2）响应滞后。
δS=C+QCδh
h实――实测厚度；
h给――给定厚度；
δh――厚差；
δs――辊逢差；
Q――轧件塑性系数；
C――轧机刚性数；
图2厚度AGC控制原理
4.3压力AGC（压力AGC控制原理见图3）。
（1）利用轧制压力根据弹跳
方程间接测量带钢厚度
偏差，以调节辊缝。
（2）响应快，但精度低［3］。
δs=C+QCδh
s ――辊逢值；
δs――辊逢差；
P――轧制压力；
δh――厚差；
h――计算厚度；
图3压力AGC控制原理
4.4张力AGC（张力AGC控制原理见图4）。
（1）改变后张力调节厚差。
（2）调节相邻机架速度差或
调节开卷机或卷取机电
流。
（3）用于冷连轧机精调AGC。
T ――实测张力；
Tc ――张力基准值；
VC5――速度基准值；
V5 ――速度反馈值；
hc――厚度基值；
h5――厚度实测值；
图4张力AGC控制原理
4.5秒流量AGC。
（1）秒流量AGC是目前现代化冷连轧生产线上配备的一种先进厚度控制方法，可在冷连轧机组任何机架上使用。
（2）按厚度控制调整手段可分为:辊缝秒流量AGC和张力秒流量AGC。
（3）稳态连轧过程中各机架间秒流量应保持恒定，即机架入口厚度与出口厚度之比应等于出口速度与入口速度之比。因此，如果i+1机架的入口厚度、入口速度和出口速度已知，则按照秒流量恒定原理计算出i+1机架出口厚度，将该厚度与目标厚度进行比较得到出口厚度偏差，通过调整i+1机架辊缝或i机架辊速来消除厚度偏差。
5. 现代五机架冷连轧AGC系统控制的基本思想
（1）采用压力内环、厚度外环控制，压力内环能消除轧辊偏心等轧机扰动因素，单纯的压力环会使轧件扰动因素放大，故同时配上厚度外环以消除轧机和轧件两方面带来的扰动。
（2）严格采用速度比控制，既保持各机架速度比来保证厚度分配比。
（3）张力信号一般用于控制下一机架的压下。
（4）1＃、2＃机架AGC为粗调，借助1＃、2＃机架的前馈AGC和1＃机架的反馈AGC，调节1＃机架的压下位置，以消除95%的来料厚差。
（5）3＃机架为基准架，一般不参于厚控。
（6）4＃、5＃机架AGC为精调，采用张力为调节手段，根据实测成品厚差来反馈控制3＃、4＃机架或4＃、5＃机架之间的张力，以控制成品厚度偏差。
以现代五机架冷连轧AGC系统控制思想为基础，优化设计了新钢1550五机架冷连轧机AGC系统配置方案。新钢1550五机架配有三台测厚仪，三台测速仪，其粗调AGC由预控AGC（FFC）、秒流量AGC(MFC)、监控AGC(MON)及偏心补偿AGC(REC)组成，精调AGC设计了A、B、C三种模式，由秒流量AGC(MON)及偏心补偿AGC(REC)组成。
6.1粗调AGC。
（1）1＃机架预控AGC。
――根据入口测厚仪厚度，延时控制；
――采用厚度外环，压力内环；
（2）1＃机架秒流量AGC。
――由实测轧件速度和入口厚度根据秒流量恒等法则计算厚度，与给定值比较计算厚差；
（3）1＃机架监控AGC。
――根据1＃机架后测厚仪测出的厚度，计算平均厚差，代入负载辊缝的弹跳方程中，用于负载辊缝调节；
（4）2#机架预控。
――根据1＃机架后测厚仪厚度，由秒流量相等原则，计算1＃机架速度调节量；
6.2精调AGC。
根据成品带钢厚度、带钢材质由操作员进行选择。
（1）A方式。
――适用范围：轧制产品厚度大于0.4mm，且材质较软；
――采用5＃机架的预控和监控，控制5＃机架速度；
――通过调节5＃机架辊缝，保持4＃机架、5＃机架张力恒定；
（2）B方式。
――适用范围：轧制产品厚度小于0.4mm，且材质较硬；
――采用“张力极限控制”方式，允许张力在15％范围内调节以控制厚度，如果超过15％，还需要通过调整辊缝回到极限范围内，然后回到A方式；
（3）C方式。
――适用范围：如果来料平直度不好，5＃机架可作为平整机使用；
――用4＃机架后张力仪对4＃机架进行预控＋监控，控制4＃速度；
――通过调节4＃机架速度，保4＃、5＃机架张力恒定；
――用5＃机架出口厚度，修正5＃机架的设定厚度；
7. 结束语
冷连轧多年的生产实践已充分体现了现代五机架冷连轧机AGC系统的优越性，这也是近年来国新建宽带冷连轧普遍采用的控制方式，但用户对带钢质量的要求越来越高，必将推动自动控制技术的继续发展。
参考文献
［1］丁修轧制过程自动化［M］北京冶金工业出版社2005.
［2］张景进板带冷轧生产［M］北京冶金工业出版社2006.
［3］刘冷轧生产自动化技术［M］北京冶金工业出版社2008.
［文章编号］1619-2737（2011）12-19-257
［作者简介］ 杨世平(1968-)，男，职称：工程师，从事轧钢工艺技术工作。